(57)【要約】【課題】  高い耐フレッチング性を得ることができる背面層を有するすべり軸受を提供する。【解決手段】  結晶構造がｆｃｃであるＮｉやＣｕの場合、結晶のすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１と、すべりの抵抗となる面である（２００）面のピーク強度Ｐ２及び（２２０）面のピーク強度Ｐ３との結晶面のピーク強度に対するすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１の割合（Ｐ1, Ｐ２, Ｐ３の和に対するＰ１の比の値：Ｐ１強度比）を、０．６よりも大きく配向させると、背面層６が変形するときの転位の移動を容易にさせることができる。そのため、フレッチング時の背面層と例えばハウジングとの摩擦抵抗が低下して摩耗量が減少すると考えられるので、耐フレッチング性が向上する。結果として背面層の耐摩耗性及び軸受の耐疲労性が向上し、軸受損傷を防止することができる。【選択図】  図１
2010255815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ又はＣｕからなる背面層を有するすべり軸受において、前記背面層は、（１１１）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ１、（２００）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ２、（２２０）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ３、とした場合に、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）＞０．６・・・（イ）
を充足するものであることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
前記背面層は、さらに
Ｐ１≧３×Ｐ２、且つＰ１≧１０×Ｐ３・・・（ロ）
を充足するものであることを特徴とする請求項１記載のすべり軸受。
【請求項３】
前記背面層は、さらに酸化量が５質量％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のすべり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、舶用、一般産業機械エンジン等の内燃機関の、裏金の背面側に層を有するすべり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量化などの目的から、すべり軸受を取り付けるハウジングは、薄肉化されたり、アルミニウム合金が使用されたりして、剛性が低くなってきている。このため、ハウジングには、動的荷重に伴う微小な繰り返し歪みが生じ易くなってきている。例えば、自動車用エンジンのコンロッドの大端部や主軸受部といったハウジングでは、上記のような軽量化が図られているため、ハウジングの内面と、このハウジングの内面に取り付けられたすべり軸受の背面との間では、ハウジングの繰り返し歪みに伴って相対的な微小衝突や微小すべりを生じ、これによってフレッチングによる損傷を生じ易い状態になっている。この現象を解消するため、例えば、本出願人が先に提案した特開２０００−３１４４２４号公報（特許文献１）に開示される技術においては、裏金層内面に摺動層を有するすべり軸受において、すべり軸受の裏金層背面のフレッチングを生じやすい部分にリン酸塩皮膜を形成し、一方リン酸塩皮膜を形成していない背面に熱良導性の良導体皮膜を形成することにより、熱の放散性を向上して、耐フレッチング性と非焼付性に優れたすべり軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１４４２４号公報（請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した先行技術文献１に開示されるすべり軸受は、従来の一般的なエンジンにあって、上記した背面層を有する軸受で、フレッチングに対して比較的良好に機能し、損傷無く使用できていたが、最近の更なるエンジンの高性能化・高機能化の進展によって高回転・高荷重化が進み、取り付けられているハウジングと擦れあう背面層にとって厳しい使用環境において、フレッチングによる背面層の耐摩耗性・耐疲労性が不十分となりがちである。また高回転によって高温となると、背面層がより摩耗して摩耗物が背面層とハウジングとの間に堆積し、その堆積した摩耗物による片当りと該片当りによるさらなる温度上昇によって軸受の疲労・焼付が発生し、結果として軸受の損傷が発生するという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高い耐フレッチング性を得ることができる背面層を有するすべり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、Ｎｉ又はＣｕからなる背面層を有するすべり軸受において、前記背面層は、（１１１）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ１、（２００）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ２、（２２０）面のＸ線回折のピーク強度Ｐ３、とした場合に、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）＞０．６・・・（イ）
を充足するものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明においては、請求項１記載のすべり軸受において、前記背面層は、さらに
Ｐ１≧３×Ｐ２、且つＰ１≧１０×Ｐ３・・・（ロ）
を充足するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明においては、請求項１又は請求項２記載のすべり軸受において、前記背面層は、さらに酸化量が５質量％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明においては、結晶構造がｆｃｃであるＮｉやＣｕの場合、結晶のすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１と、すべりの抵抗となる面である（２００）面のピーク強度Ｐ２及び（２２０）面のピーク強度Ｐ３と、の結晶面のピーク強度の和に対するすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１の割合（Ｐ1, Ｐ２, Ｐ３の和に対するＰ１の比の値：Ｐ１強度比）を、０．６よりも大きく配向させると、背面層が変形するときの転位の移動を容易にさせることができる。そのため、フレッチング時の背面層と例えばハウジングとの摩擦抵抗が低下して摩耗量が減少すると考えられるので、耐フレッチング性が向上する。結果として背面層の耐摩耗性及び軸受の耐疲労性が向上し、軸受損傷を防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明においては、（１１１）面のピーク強度Ｐ１が、（２００）面のピーク強度Ｐ２の３倍以上であり、且つ（２２０）面のピーク強度Ｐ３の１０倍以上である場合には、耐フレッチング性に対してより適切なすべり面の配向状態を有する背面層とすることができる。そのため、さらにフレッチングによる摩耗を減少させることができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明においては、背面層の酸化量が５質量％以下の場合には、酸化による脆化の影響が少なくなり、さらにフレッチングによる摩耗を減少させることができる。望ましくは、背面層の酸化量が２質量％以下が好ましい。
なお、めっきにより形成した背面層に圧延・焼鈍を施すことによって、上記の配向状態や酸化量となる背面層に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るすべり軸受の概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る背面層のピーク強度Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係を示すＸ線回折グラフの模式図である。
【図３】油圧振動試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るすべり軸受の概略断面図であり、図２は、本実施形態に係る背面層のピーク強度Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係を示すＸ線回折グラフの模式図であり、図３は、油圧振動試験の説明図である。
【００１４】
図１に示す断面図を有するすべり軸受を以下のようにして作製する。ネライの成分で鋳造した軸受合金ビレット（本実施形態の場合は、Ａｌ-８Ｓｎ-２．５Ｓｉ-１Ｃｕ-０．３Ｍｎ-０．２Ｖ-０．２Ｆｅのアルミ軸受合金層４）を作製し、中間層３を構成するＡｌ箔と軸受合金ビレットを圧接により、接合・圧延し複層アルミニウム合金板５を作製する。その後、背面層６（Ｎｉ又はＣｕ）を設けた鋼裏金に複層アルミニウム合金板５を重ね合わせて圧接し、３００〜４００℃で数時間焼鈍することにより、軸受合金層４が中間層３を介して鋼裏金層２に接合してなるいわゆるバイメタル１を作製する。このバイメタル１を半円筒状に加工して半割形状のすべり軸受（半割軸受）を作製する。また、背面層６は、めっきにより鋼裏金層２の背面に設けられるものである。
【００１５】
そして、上記のようにして作製したすべり軸受においては、背面層６を設けた鋼裏金層２に複層アルミニウム合金板５を重ね合わせて圧接・焼鈍した後に、半円筒状に加工して半割軸受を製造した。背面層６への上記加工処理によって、背面層６のＰ１強度比、酸化量、厚さ、硬さとして所望の値を得ることが可能となる。例えば、圧接（圧延）条件や焼鈍（熱処理）条件を変えることにより、背面層６のＰ１強度比を０．６超えに調整することができると共に、酸化量も５質量％以下、厚さ０．１〜１０μｍ、硬さＨＶ８０以下の所望の値とすることができる。なお、フレッチングによる背面層６の摩耗に対して、背面層６は、０．１〜１０μｍの厚さが好ましい。０．１μｍ未満では、耐フレッチング性の低下傾向がでてき、厚さが１０μｍより大又は硬さがＨＶ８０より大では、フレッチングによる背面層の耐摩耗性・疲労性の低下傾向がでてくるため、厚さ及び硬さは、上記した範囲が望ましい。さらに、酸化量は、Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）による表面分析を行って酸素について定量することにより計測することができる。
【００１６】
また、本実施形態では、背面層６をＸ線回折で測定した場合に、ピーク強度Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係は、図２のグラフのようになった。図２は、後述する表１の実施例１の試料の背面層６をＸ線回折で測定したもので、角度約４４度で現れる（１１１）面のピーク強度Ｐ１と、角度約５２度で現れる（２００）面のピーク強度Ｐ２と、角度約７７度で現れる（２２０）面のピーク強度Ｐ３のみを表示しているが、このグラフからＰ１＝１とした場合に、大凡Ｐ２＝０．１２５、Ｐ３＝０．０５０となる。このため、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）＝０．８５であり、Ｐ１≧３×Ｐ２、Ｐ１≧１０×Ｐ３の関係を満たしている。
【００１７】
次に、本発明に係る背面層を有するすべり軸受について、Ｐ１強度比や酸化量等が異なる実施品と従来品との試験結果について説明する。表１に示す実施例１〜５については、前述したように、ネライの成分で鋳造した軸受合金ビレットを作製し、中間層３を構成するＡｌ箔と軸受合金ビレットを圧接により、接合・圧延し複層アルミニウム合金板５を作製した後、Ｎｉからなる背面層６を設けた鋼裏金に複層アルミニウム合金板５を重ね合わせて圧接し、３００〜４００℃で数時間焼鈍することにより、軸受合金層４が中間層３を介して鋼裏金層２に接合してなるバイメタル１を作製し、このバイメタル１を半円筒状に加工して背面層を有するすべり軸受としたものである。そして、圧下率並びに焼鈍温度及び焼鈍時間を調節することにより、実施例１〜５に示すようなＰ１強度比及び酸化量を有する背面層６としたものである。
【００１８】
一方、表１に示す比較例１は、ネライの成分で鋳造した軸受合金ビレットを作製し、中間層３を構成するＡｌ箔と軸受合金ビレットを圧接により、接合・圧延し複層アルミニウム合金板５を作製した後、鋼裏金に複層アルミニウム合金板５を重ね合わせて圧接し、３００〜４００℃で数時間焼鈍することにより、軸受合金層４が中間層３を介して鋼裏金層２に接合してなるバイメタル１を作製し、このバイメタル１を半円筒状に加工して半割軸受を作製する。さらに半割軸受の鋼裏金２に背面層６（Ｎｉ）を設けることにより、背面層を有するすべり軸受としたものである。つまり、実施例１〜５と比較例１との作製上の相違点は、前者（実施例１〜５）が半割形状に加工する前に鋼裏金層２の背面に背面層６を設けて圧延・熱処理等をしているのに対し、後者（比較例１）が半割形状に加工した後に鋼裏金層２の背面に背面層６を設けただけで当該背面層６に対して圧延・熱処理等をしていない点で相違する。このため、比較例１におけるＰ１強度比は、実施例１〜５に比べて極めて低くなっており、０．６に満たないものとなっている。ただし、酸化量は、実施例１〜３と比較例１とで同じとなっている。
【００１９】
【表１】
2010255815.tif 000003
【００２０】
上記した実施例１〜５及び比較例１について油圧振動試験機により振動試験を行った。振動試験は、図３に示すように自動車用エンジンのコネクティングロッドの大端部を模したハウジングに各実施例及び比較例のすべり軸受を取り付け、表２に示す条件で３０ｋＮの振動荷重Ｗを加えて行った。評価は、表３に示すフレッチングによる損傷が外観上確認（ルーペ等での観察）できるか否かによって区分けしたランク１〜５によって評価した。即ち、クラックのある激しいフレッチングがある場合のランク１と、クラックはないが激しいフレッチングがある場合のランク２をフレッチング損傷ありと評価し、わずかなフレッチングがある場合のランク３と、わずかなフレッチングの痕跡が確認できるようなランク４と、フレッチングが全くない場合のランク５とをフレッチング損傷なしと評価した。
【００２１】
【表２】
2010255815.tif 000004
【００２２】
【表３】
2010255815.tif 000005
【００２３】
しかして、表１の右側の評価の欄に示されるように、Ｐ１強度比が０．６超えである実施例１〜５については、試験温度が１５０℃又は１８０℃のいずれの場合でもランク３以上のフレッチング損傷なしと評価でき、そのうち、酸化量が５質量％以下の４質量％の実施例４と、５質量％以上の１０質量％の実施例５とを比較した場合に、１８０℃の試験温度では両者ともランク３と評価されているのに対し、１５０℃の試験温度では実施例４がランク４で実施例５がランク３で評価されていることからも、酸化量が５質量％以下である方が好ましいことが理解できる。さらに、酸化量が２質量％以下の１質量％の実施例３と、２質量％以上の４質量％の実施例４とを比較した場合に、１５０℃の試験温度では両者ともランク４と評価されているのに対し、１８０℃の試験温度では実施例３がランク４で実施例４がランク３で評価されていることからも、酸化量が２質量％以下である方がより好ましいことが理解できる。
【００２４】
一方、Ｐ１強度比が０．６以下である比較例１については、酸化量が５質量％よりもはるかに少なくても、試験温度が１５０℃又は１８０℃のいずれの場合でもランク１のフレッチング損傷ありと評価されている。
【００２５】
以上、詳細に説明したところから明らかなように、結晶構造がｆｃｃであるＮｉやＣｕの場合、結晶のすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１と、すべりの抵抗となる面である（２００）面のピーク強度Ｐ２及び（２２０）面のピーク強度Ｐ３との結晶面のピーク強度の和に対するすべり面である（１１１）面のピーク強度Ｐ１の割合（Ｐ1, Ｐ２, Ｐ３の和に対するＰ１の比の値：Ｐ１強度比）が、０．６よりも大きく配向していると、背面層の耐摩耗性及び軸受の耐疲労性が向上し、軸受損傷を防止することができ、また、背面層の酸化量が５質量％以下の場合には、酸化による脆化の影響が少なくなり、さらにフレッチングによる摩耗を減少させることができる。
上述した実施例ではＮｉからなる背面層での結果を示したが、背面層にＣｕを用いたすべり軸受においても同様の結果となった。
【符号の説明】
【００２６】
１  バイメタル
２  鋼裏金層
３  中間層
４  軸受合金層
５  複層アルミニウム合金板
６  背面層
７  すべり軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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